|
|
|
|
|
Símbol: Sn |
Nombre atòmic: 50 |
|
|
Estany |
Estaño |
Tin |
Étain |
Grup: 14 |
Període: 5 |
|
|
Família: del carboni |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Conegut des de la antiguitat. |
Nacionalitat: - |
Any: - |
|||
|
Origen del
nom: de la paraula anglo-saxona
“tin”. L’origen del símbol, Sn, prové de la
paraula llatina “stannum”. |
Una mica d’història: És conegut des de l’antiguitat, ja s’esmenta en l’Antic Testament. Els primers treballadors del metall el trobaven massa tou, per això el barrejaven amb coure donant lloc a un aliatge, el bronze i a tota una època, l’edat de bronze. L'estany s'ha trobat en les antigues tombes egípcies en forma de bronze. Com metall no va ser conegut fins a principis de l'era actual. Durant el període romà es portava a Europa des de l'actual Cornwall, a Anglaterra. És un dels elements que té un símbol alquimista:
|
||||
|
Estat natural: No es troba mai com element
lliure. El seu mineral principal és la casiterita, òxid
d’estany SnO2 del que s’obté per
reducció amb carbó. La major part de l’estany mundial és
produït per Malàisia, Brasil, Indonèsia, Tailàndia,
Zaire, Nigèria, Bolívia, Austràlia, Anglaterra i
Alemanya, on hi ha jaciments de casiterita. |
Estructura cristal·lina: Sistema
Tetragonal |
tots el angles rectes a = b |
|||
|
Abundància
a l’ésser humà: 200 ppb (parts per bilió) en pes |
Abundància
a la Terra: ocupa el lloc 49è en la classificació dels
elements més abundants en l’escorça terrestre. |
Abundància
al Sistema Solar: 4 ppb (parts per bilió) en pes |
|||
|
Propietats |
||||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
||||
|
118,71 |
7310 |
1,6 |
16,3 |
|||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
||||
|
sòlid |
505,2 |
2543 |
|
|||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
||||
|
1,62 |
2,94 (Sn-4) 0,40 (Sn4+) |
1,41 |
|
|||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
|||
|
107,3 |
708,6 |
1411,8 |
2943 |
-4, +2, +4 |
||||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
|||
|
90,9 |
1,96 |
7,7 |
|
|||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
|||
|
302 |
7,2 |
296 |
225,72 |
66,80 |
||||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: El
metall en si mateix no presenta perill, però tots els compostos,
especialment els orgànics s’haurien de considerar altament
tòxics. Tot i la seva toxicitat aquests compostos orgànics són aplicables en gran nombre d’indústries, com la indústria de pintures i plàstics i en l’agricultura (pesticides). Els efectes de les substàncies orgàniques d’estany poden variar, depèn del tipus de substància que està present i de l’organisme al que està exposat. L’estany trietílic, és la substància orgànica de l’estany més perillosa. Aquests compostos poden ser absorbits a través del menjar, respiració i de la pell. Els efectes provocats poden ser aguts:
irritacions d’ulls i pell, mals de cap, dolor d’estómac,
vòmits i marejos, sudoració severa i falta d’alè.
També poden ser efectes a llarg termini: depressions, danys
hepàtics, disfunció del sistema immunitari, danys
cromosòmics, escassetat de glòbuls vermells i danys cerebrals. |
|||||
|
-0,14 SnO/Sn (solució
àcida) |
metall |
|||||||
|
Característiques: |
|
|||||||
|
En el seu estat usual és
metall blanc blavós, molt brillant, tou, dúctil i molt
mal·leable a 100ºC, però poc resistent a la tracció.
És resistent a la corrosió en molts mitjans. Té tres estats alotròpics:
alfa-Sn o estany gris que s’aconsegueix per sota dels 13ºC i que
cristal·litza en el sistema cúbic; beta-Sn o estany blanc que
cristal·litza en el sistema tetragonal al sotmetre’l a
temperatures que no sobrepassin els 161ºC i gamma-Sn, trencadís,
també blanc per que cristal·litza en el sistema ròmbic
entre 161ºC i 231,8ºC, temperatura a la que fon. Degut a que el trànsit de la
forma alfa a la beta es produeix a 13ºC, és freqüent que els
objectes fets amb aquest material adquireixin un clapat característic
quan es produeix la transformació conegut com lepra o pesta de
l’estany. Desprèn un lleuger olor si
es frega i en doblegar-lo emet un soroll característic, anomenat crit
de l’estany, produït pel fregament dels seus cristalls. |
||||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància(%) |
Altres |
|
Estany
- 110 |
50 |
60 |
110Sn |
4,1
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Estany
- 111 |
50 |
61 |
111Sn |
35 minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Estany
- 112 |
50 |
62 |
112Sn |
Estable |
0,97 |
|
|
Estany
- 113 |
50 |
63 |
113Sn |
115,1
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Estany
- 114 |
50 |
64 |
114Sn |
Estable |
0,66 |
|
|
Estany
- 115 |
50 |
65 |
115Sn |
Estable |
0,34 |
|
|
Estany
- 116 |
50 |
66 |
116Sn |
Estable |
14,54 |
|
|
Estany
- 117 |
50 |
67 |
117Sn |
Estable |
7,68 |
|
|
Estany
- 118 |
50 |
68 |
118Sn |
Estable |
24,22 |
|
|
Estany
- 119 |
50 |
69 |
119Sn |
Estable |
8,59 |
|
|
Estany
- 120 |
50 |
70 |
120Sn |
Estable |
32,58 |
|
|
Estany
- 121 |
50 |
71 |
121Sn |
1,128
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Estany
- 122 |
50 |
72 |
122Sn |
Estable |
4,63 |
|
|
Estany
- 123 |
50 |
73 |
123Sn |
129,2
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Estany
- 124 |
50 |
74 |
124Sn |
Estable |
5,79 |
|
|
Estany
- 125 |
50 |
75 |
125Sn |
9,63
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Estany
- 126 |
50 |
76 |
126Sn |
100000
anys |
0,00 |
Radioactiu |
|
Estany
- 127 |
50 |
77 |
127Sn |
2,12
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
És més reactiu que el
germani, per damunt d’ell en la taula periòdica. És estable en aire sota
condicions ambientals, però escalfant en aire o oxigen, reacciona per
a donar diòxid: Sn (s) + O2 (g) à SnO2 (s) sòlid de color blanc
insoluble en àcids i àlcalis. És estable en aigua sota
condicions ambientals, però escalfant amb vapor, l’estany
reacciona amb l’aigua i forma diòxid d’estany i hidrogen:
Sn (s) + 2 H2O (g) à SnO2 (s) + 2 H2 (g) Es dissolt en àcid
clorhídric per a formar clorur estannós, SnCl2, i en
aigua regia per a formar clorur estànnic, SnCl4, i
reacciona amb l’hidròxid de sodi en solució per a formar
estannit de sodi i hidrogen gas. En àcid nítric fred i
molt diluït es dissolt per a formar nitrat estannós i nitrat
d’amoni; en àcid nítric concentrat produeix àcid
metaestànnic, H2SnO3. El sulfur estannós, SnS,
s’obté com a precipitat marró fosc per
l’acció del sulfur d’hidrogen sobre solució de
clorur estannós. El sulfur estànnic, SnS2,
es produeix passant sulfur d’hidrogen a través d’una
solució de sal estànnica. Els dos hidròxids
d’estany, Sn(OH)2 i Sn(OH)4, es produeixen
agregant hidròxids solubles a les solucions de sals estannoses i
estànniques. L’òxid
estannós, SnO, una pols insoluble negre soluble en els àcids
comuns i bases fortes, s’obté escalfant oxalat estannós
en absència d’aire. En presència d’aire,
l’òxid estannós es crema per a formar el diòxid
estànnic, SnO2. El diòxid també es
pot obtenir escalfant àcid estànnic o escalfant estany metall a
altes temperatures en l’aire. Els compostos organoestannosos
són aquells en els que existeix al menys un enllaç
estany-carboni; l’estany normalment presenta en ells, l’estat
d’oxidació +4. Aquests compostos tenen la fórmula: R4Sn,
R3SnX, R2SnX, R2SnX2 i RSnX3,
on R és un grup orgànic, com metil, butil, octil o fenil,
mentre que X és un substituint inorgànic: clorur, fluorur,
hidròxid, carboxilats o tiols. |
|
Amb aire |
Suau; amb calor à SnO2
Sn (s) + O2 (g) à SnO2 (s) |
|
Amb H2O |
Amb calor à SnO2
Sn (s) + 2 H2O (g) à SnO2 (s) + 2 H2 (g) |
|
Amb HCL 6M |
No reacciona |
|
Amb HNO3 15M |
Suau; à SnO2 ; NOx |
|
Amb NaOH 6M |
Suau à H2 ; (Sn(OH)6)-2 |
|
Obtenció |
En l’extracció
d’estany, el mineral és primerament triturat i rentat per treure
les impureses i posteriorment es torra per oxidar els sulfurs de ferro i
coure. Seguidament es sotmet a un segon rentat per eliminar les restes de sulfat
de coure produïdes durant la torrefacció i es redueix amb
carbó a 1200ºC en un forn elèctric: SnO2 + 2 C à Sn + 2 CO L’estany s’afina per
electròlisi o refonent-lo a temperatura moderada per separar-lo de les
impureses, que romanen sense fondre’s. |
|
L’estany té usos àmpliament difosos i intervé en centenars de processos industrials. En forma de pel·lícula, s’utilitza com revestiment protector del coure, del ferro i del diferents metalls utilitzats en la fabricació de llaunes de conserva, encara que la facilitat amb la que és atacat per alguns àcids resulta no apte per a l’elaboració d’envasos per a fruites i altres aliments. S’utilitza per disminuir la fragilitat del vidre, en l’estanyat de fils conductors i aliat amb niobi, en la preparació de semiconductors. Els composts d’estany s’usen per a fungicides, tints, dentrificis (SnF2) i pigments. S’utilitza en la preparació d’importants aliatges com bronze (estany i coure) i metall de tipografia (estany, plom i antimoni). S’usa també, aliat amb titani, en la indústria aerospacial i com ingredient en alguns insecticides. El sulfur estànnic, conegut com mosaic d’or, s’usa en forma de pols per a donar aspecte metàl·lic a objectes de fusta o resina. El diòxid d’estany, SnO2, és un component de colorants ceràmics i de cossos refractaris i dielèctrics; és un important agent per a polir marbres i pedres decoratives. El clorur d’estany, SnCl2, és l’igredient principal en el galvanoestanyat àcid amb electròlits. El clorur estànnic, SnCl4,
s’utilitza en la preparació de compostos organoestannosos i
químics per afegir pes a la seda i per estabilitzar perfums i colors
en sabons. |
|
|
El metall en si mateix no presenta
perill, però tots els compostos, especialment els orgànics
s’haurien de considerar altament tòxics. Tot i la seva toxicitat aquests compostos orgànics són aplicables en gran nombre d’indústries, com la indústria de pintures i plàstics i en l’agricultura (pesticides). Els efectes de les substàncies orgàniques d’estany poden variar, depèn del tipus de substància que està present i de l’organisme al que està exposat. L’estany trietílic, és la substància orgànica de l’estany més perillosa. Aquests compostos poden ser absorbits a través del menjar, respiració i de la pell. Els efectes provocats poden ser aguts: irritacions d’ulls i pell, mals de cap, dolor d’estómac, vòmits i marejos, sudoració severa i falta d’alè. També poden ser efectes a llarg termini: depressions, danys hepàtics, disfunció del sistema immunitari, danys cromosòmics, escassetat de glòbuls vermells i danys cerebrals. |